Sun, Ke;Zhang, Wei;Ding, Huaping;Kim, Robin E.;Spencer, Billie F. Jr.
Smart Structures and Systems
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제19권1호
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pp.1-10
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2017
The operation of subway trains induces secondary structure-borne vibrations in the nearby underground spaces. The vibration, along with the associated noise, can cause annoyance and adverse physical, physiological, and psychological effects on humans in dense urban environments. Traditional tethered instruments restrict the rapid measurement and assessment on such vibration effect. This paper presents a novel approach for Wireless Smart Sensor (WSS)-based autonomous evaluation system for the subway train-induced vibrations. The system was implemented on a MEMSIC's Imote2 platform, using a SHM-H high-sensitivity accelerometer board stacked on top. A new embedded application VibrationLevelCalculation, which determines the International Organization for Standardization defined weighted acceleration level, was added into the Illinois Structural Health Monitoring Project Service Toolsuite. The system was verified in a large underground space, where a nearby subway station is a good source of ground excitation caused by the running subway trains. Using an on-board processor, each sensor calculated the distribution of vibration levels within the testing zone, and sent the distribution of vibration level by radio to display it on the central server. Also, the raw time-histories and frequency spectrum were retrieved from the WSS leaf nodes. Subsequently, spectral vibration levels in the one-third octave band, characterizing the vibrating influence of different frequency components on human bodies, was also calculated from each sensor node. Experimental validation demonstrates that the proposed system is efficient for autonomously evaluating the subway train-induced ambient vibration of underground spaces, and the system holds the potential of greatly reducing the laboring of dynamic field testing.
Noise and vibration induced by subway operation are one of the major factor which annoy residents living near railway tracks. While lateral vibration is a major factor in analyzing seismic effect of the structure, vertical vibration became a major concern in considering the subway induced vibration because relatively smaller energy affects only nearby areas than that of earthquake. A characteristics of structural response induced by subway operation has been studied with different total height of the building and different number of spans. Also the frame with different span length has been studied. As the numbers of degrees freedom increase the higher mode effect on vertical vibration increases. Accordingly, the total affecting vertical modes are distributive as the numbers of degrees of freedom increase. Though the total degree of freedom increases, only some of the dominant modes actively affects to the vertical response of the structure. A frame with the number of equal spans could be analyzed by replacing the whole frame as one when we want to predict the response of the vertical vibration. Also it has been found that the seperate frame analysis will give little different result when adjacent span is relatively longer than others.
In this study a conventional rubber mount and a new form of base isolator made of steel spring coated with natural and articial rubber were manufactured and tested on a shaking table to investigate the capacity of reducing the vertical vibration of a building induced by subway train. The model structure used in the test is a 1/4 scaled steel structure, and a white noise input and train vibration records were used to check the effectiveness of the isolators. According to the results all three types of isolators turned out to perform effectively in reducing the acceleration and the natural rubber-coated one is ranked best among the isolators. However the vertical displacement of the model is increased due to the instolation of the bearings, and the safty against the lateral load induced by earthquake ground motion should be provided to be able to apply the system to the real buildings.
The blasting work to construct a subway in seoul, korea have often cased increased neighbor's complaints because of ground vibration. In order to prevent the demage to the stucture it was necessary to predict the level of blasting induced vibration and to determine the maximum charge weigh per delay with an allowable vibration level. The effect of blasting pattem, rock strength and different explosive on the blast-induced ground vibration was studied to determine the maximum charage weight per delay within a given vibration level. The blasting vibration equation from over 100 test data was obtained, V= K(D/W(equation omitted), where the values for n and K are estimated to be 1.7 to 1.5 and 48 to 138 respectively.
최근 지하철 인접 부지에 고층 주거 시설이 입지함에 따라 지하철 통행시의 소음 및 진동관련 민원이 증가하고 있는 추세이다. 따라서, 지하철 인접에 위치하는 구조물의 경우 계획단계에서부터 지하철로 인한 소음 및 진동 문제를 예측하고 평가하는 과정이 필수적이다. 건물이 시공되기 전 지하철 통행으로 인하여 건물에 유입되는 진동을 예측 및 평가하기 위해서는 해석적 방법으로 접근해야 하며, 본 연구에서는 sub-structuring method를 활용한 지하철 진동 해석 방법과 실제 구조물에 적용한 사례를 제시한다.
본 논문에서는 수치해석적인 기법을 이용하여 지하철 주변 지반의 진동레벨 감쇠에 대한 연구를 수행하였다. 해석 결과 터널이 토사지반에 있을 경우 지반진동에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 지반의 물성치로 나타났고, 암반에 있을 경우 가장 큰 영향을 미치는 것은 암반의 물성치로 나타났다. 또한, 진동원과의 연직면에서 떨어져 있는 각도를 기준으로 영향범위를 산정한 결과, 대부분의 해석 결과에서 연직면에서 $30^{\circ}$ 이내에 있을 경우 진동레벨의 감쇠 현상은 크지 않은 것으로 판단되었고, $40^{\circ}$ 이상이 되면 진동레벨은 급격히 감소하는 경향이 있는 것으로 나타났다.
Noise and vibration induced by subway operation is one of the major problem for the residents living nearby railway tracks. Many scientists and engineers have been working on proposing the more accurate prediction equation of noise and vibration to provide the better residential environment. Some predictiction equations were determined to compare the measurement value of a noise obtained from the inside of a residential area. It was observed that the condition of a soil type is one of the major parameter which should be considered to obtain the more accurate prediction value of a noise.
건축 구조물의 진동특성은 시험으로 알아내기가 어렵기 때문에 지진이나 다른 가진에 대한 영향을 미리 평가하기가 매우 어려웠다. 그러나 근래에 들어 해석 기술이 발전함에 따라 건축물에 대한 성능을 예측해 볼 수 있게 되었다. 건축 구조물의 진동특성 예측은 지금까지는 2차원 평면 해석이 주를 이루었고, 3차원 해석은 이루어지지 않고 있었다. 2차원 해석은 건축물이 비대칭일 때 해석의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제를 안고 있다. 본 논문에서는 주거건축물을 3차원으로 모델링하였으며, 지하철 통과시 주거 건축물의 진동 해석을 수행하였다.
교통진동의 영향을 받는 중층건물의 진동특성에 관한 논문이다. 현장진동계측은 진동원과 진동감소대책을 위하여 실시되었다. 시간영역 진동데이터는 버스와 지하철로 인한 건물에 전달된 진동 영향 등의 진동특성을 위하여 이용되었다. 진동대책을 통한 진동감소의 효과 역시 입증할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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